CMOS εναντίον TTL
Με την έλευση της τεχνολογίας ημιαγωγών, αναπτύχθηκαν ολοκληρωμένα κυκλώματα και έχουν βρει το δρόμο τους σε κάθε μορφή τεχνολογίας που περιλαμβάνει ηλεκτρονικά. Από την επικοινωνία μέχρι την ιατρική, κάθε συσκευή διαθέτει ολοκληρωμένα κυκλώματα, όπου τα κυκλώματα, εάν εφαρμοστούν με συνηθισμένα εξαρτήματα θα καταναλώνουν μεγάλο χώρο και ενέργεια, είναι χτισμένα σε μια μινιατούρα γκοφρέτα πυριτίου χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνολογίες ημιαγωγών που υπάρχουν σήμερα.
Όλα τα ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα υλοποιούνται χρησιμοποιώντας λογικές πύλες ως θεμελιώδες δομικό στοιχείο τους. Κάθε πύλη κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας μικρά ηλεκτρονικά στοιχεία όπως τρανζίστορ, δίοδοι και αντιστάσεις. Το σύνολο των λογικών πυλών που κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας συζευγμένα τρανζίστορ και αντιστάσεις είναι συλλογικά γνωστά ως οικογένεια πυλών TTL. Για να ξεπεραστούν τα μειονεκτήματα των πυλών TTL σχεδιάστηκαν πιο προηγμένες τεχνολογικά μεθοδολογίες για την κατασκευή πυλών, όπως pMOS, nMOS και ο πιο πρόσφατος και δημοφιλής τύπος ημιαγωγών οξειδίου μετάλλου ή CMOS.
Σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα, οι πύλες είναι χτισμένες σε μια γκοφρέτα πυριτίου, που τεχνικά ονομάζεται υπόστρωμα. Με βάση την τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την κατασκευή πύλης, τα IC κατηγοριοποιούνται επίσης σε οικογένειες TTL και CMOS, λόγω των εγγενών ιδιοτήτων του βασικού σχεδιασμού της πύλης, όπως τα επίπεδα τάσης σήματος, η κατανάλωση ισχύος, ο χρόνος απόκρισης και η κλίμακα ολοκλήρωσης.
Περισσότερα για το TTL
Ο James L. Buie της TRW εφηύρε το TTL το 1961, και χρησίμευσε ως αντικατάσταση της λογικής DL και RTL, και ήταν το IC της επιλογής για όργανα και κυκλώματα υπολογιστών για μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι μέθοδοι ολοκλήρωσης TTL αναπτύσσονται συνεχώς και τα σύγχρονα πακέτα εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σε εξειδικευμένες εφαρμογές.
Οι λογικές πύλες
TTL είναι κατασκευασμένες από συζευγμένα διπολικά τρανζίστορ και αντιστάσεις, για τη δημιουργία μιας πύλης NAND. Η είσοδος χαμηλή (IL) και η είσοδος υψηλή (IH) έχουν εύρη τάσης 0 < IL < 0,8 και 2,2 < IH < 5,0 αντίστοιχα. Το εύρος εξόδου χαμηλής και εξόδου υψηλής τάσης είναι 0 < OL < 0,4 και 2,6 < OH < 5,0 με τη σειρά. Οι αποδεκτές τάσεις εισόδου και εξόδου των πυλών TTL υπόκεινται σε στατική πειθαρχία για την εισαγωγή υψηλότερου επιπέδου θορύβου στη μετάδοση σήματος.
Μια πύλη TTL, κατά μέσο όρο, έχει απαγωγή ισχύος 10 mW και καθυστέρηση διάδοσης 10 nS, όταν οδηγείτε φορτίο 15pF/400 ohm. Αλλά η κατανάλωση ενέργειας είναι μάλλον σταθερή σε σύγκριση με το CMOS. Το TTL έχει επίσης υψηλότερη αντίσταση σε ηλεκτρομαγνητικές διακοπές.
Πολλές παραλλαγές του TTL έχουν αναπτυχθεί για συγκεκριμένους σκοπούς, όπως πακέτα TTL με ακτινοβολία για διαστημικές εφαρμογές και χαμηλής ισχύος Schottky TTL (LS) που παρέχει έναν καλό συνδυασμό ταχύτητας (9,5ns) και μειωμένης κατανάλωσης ενέργειας (2mW)
Περισσότερα για το CMOS
Το 1963, ο Frank Wanlass της Fairchild Semiconductor εφηύρε την τεχνολογία CMOS. Ωστόσο, το πρώτο ολοκληρωμένο κύκλωμα CMOS δεν παρήχθη παρά το 1968. Ο Frank Wanlass κατοχύρωσε την εφεύρεση το 1967 ενώ εργαζόταν στην RCA, εκείνη την εποχή.
Η οικογένεια λογικής CMOS έχει γίνει οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες λογικές οικογένειες λόγω των πολυάριθμων πλεονεκτημάτων της, όπως η λιγότερη κατανάλωση ενέργειας και ο χαμηλός θόρυβος κατά τα επίπεδα μετάδοσης. Όλοι οι κοινοί μικροεπεξεργαστές, μικροελεγκτές και ολοκληρωμένα κυκλώματα χρησιμοποιούν τεχνολογία CMOS.
Οι λογικές πύλες CMOS κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας τρανζίστορ εφέ πεδίου FET και το κύκλωμα στερείται ως επί το πλείστον αντιστάσεων. Ως αποτέλεσμα, οι πύλες CMOS δεν καταναλώνουν καθόλου ισχύ κατά τη στατική κατάσταση, όπου οι είσοδοι σήματος παραμένουν αμετάβλητες. Η είσοδος χαμηλή (IL) και η είσοδος υψηλή (IH) έχουν εύρη τάσης 0 < IL < 1.5 and 3.5 < IH < 5.0 και το εύρος εξόδου χαμηλής και υψηλής τάσης εξόδου είναι 0 < OL 323 6.5 και 4,95 < OH < 5,0 αντίστοιχα.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ CMOS και TTL;
• Τα στοιχεία TTL είναι σχετικά φθηνότερα από τα ισοδύναμα στοιχεία CMOS. Ωστόσο, η τεχνολογία CMO τείνει να είναι οικονομική σε μεγαλύτερη κλίμακα, καθώς τα εξαρτήματα του κυκλώματος είναι μικρότερα και απαιτούν λιγότερη ρύθμιση σε σύγκριση με τα εξαρτήματα TTL.
• Τα στοιχεία CMOS δεν καταναλώνουν ισχύ κατά τη στατική κατάσταση, αλλά η κατανάλωση ενέργειας αυξάνεται με τον ρυθμό ρολογιού. Το TTL, από την άλλη πλευρά, έχει σταθερό επίπεδο κατανάλωσης ενέργειας.
• Δεδομένου ότι το CMOS έχει χαμηλές απαιτήσεις ρεύματος, η κατανάλωση ενέργειας είναι περιορισμένη και, επομένως, τα κυκλώματα είναι φθηνότερα και ευκολότερα σχεδιασμένα για διαχείριση ενέργειας.
• Λόγω των μεγαλύτερων χρόνων ανόδου και πτώσης, τα ψηφιακά σήματα στο περιβάλλον CMO μπορεί να είναι λιγότερο ακριβά και πολύπλοκα.
• Τα στοιχεία CMOS είναι πιο ευαίσθητα σε ηλεκτρομαγνητικές διακοπές από τα στοιχεία TTL.
